近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物代謝調(diào)控與營養(yǎng)強(qiáng)化創(chuàng)新團(tuán)隊張春義課題組受邀為《分子植物(Molecular Plant)》撰寫綜述文章,系統(tǒng)總結(jié)植物維生素代謝調(diào)控研究進(jìn)展,并將代謝途徑改造與精準(zhǔn)設(shè)計育種技術(shù)相結(jié)合,對創(chuàng)制生物強(qiáng)化作物新品種提出了展望。
據(jù)張春義研究員介紹,在過去幾十年中,為了確保糧食供應(yīng),傳統(tǒng)育種、現(xiàn)代生物技術(shù)育種和農(nóng)藝實(shí)踐的應(yīng)用為可持續(xù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。然而,世界上仍有至少三分之一的人口患有營養(yǎng)不良,根除營養(yǎng)不良依然是一項巨大的挑戰(zhàn)。微量營養(yǎng)素(維生素和礦物質(zhì))的缺乏又被稱作隱性饑餓,影響著全球數(shù)十億人口的健康和學(xué)習(xí)能力,并與社會巨大的經(jīng)濟(jì)損失密切相關(guān)?,F(xiàn)階段,生物強(qiáng)化作物育種是緩解隱性饑餓的有效手段,對于科學(xué)家的挑戰(zhàn)主要在于如何平衡植物生長和人類對營養(yǎng)的需求。
該文全面綜述了維生素在植物中的生物合成途徑及其對環(huán)境變化的響應(yīng),并對維生素之間的相互作用以及維生素生物強(qiáng)化的可能策略進(jìn)行了深入討論,明確指出如果要最大限度地發(fā)揮生物強(qiáng)化的潛力,需要獲得更多植物維生素代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的知識,特別需要關(guān)注作物可食用部位中維生素水平,以改進(jìn)現(xiàn)有的策略并提高育種和代謝工程的效率,并最終提出了以促進(jìn)作物的生物強(qiáng)化、減輕目標(biāo)群體的隱性饑餓為目標(biāo),將代謝途徑改造與精準(zhǔn)設(shè)計育種技術(shù)相結(jié)合的育種策略。
與代謝途徑改造相結(jié)合的生物強(qiáng)化作物設(shè)計育種策略
自2004年以來,通過依托我院中國作物營養(yǎng)強(qiáng)化項目的實(shí)施,該團(tuán)隊建立了多學(xué)科交叉的作物營養(yǎng)強(qiáng)化研發(fā)隊伍和技術(shù)平臺,圍繞水稻、玉米、小麥、甘薯和馬鈴薯的鐵、鋅、維生素A原、花青素和葉酸等微量營養(yǎng)素和健康功能因子廣泛開展了營養(yǎng)強(qiáng)化型農(nóng)作物的分子設(shè)計與應(yīng)用,培育出了一系列生物強(qiáng)化作物。
該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程項目資助。(通訊員 崔艷)
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.11.019